抑制されたストレス応答は、INF2に関連した疾患プロファイルの下にある

A Deregulated Stress Response Underlies Distinct INF2-Associated Disease Profiles.

• Samet Bayraktar
• Julian Nehrig
• Ekaterina Menis
• Kevser Karli
• Annette Janning
• Thaddäus Struk
• Jan Halbritter
• Ulf Michgehl
• Michael P Krahn
• Christian E Schuberth
• Hermann Pavenstädt
• Roland Wedlich-Söldner

抄録

背景:

単発性疾患は、疾患進行の分子機構を解明し、医学的診断法を改善するための好機となる。しかし、疾患の病因における遺伝的要因と環境要因の複雑な相互作用は、単一の遺伝子座の異なる対立遺伝子とそれに関連する病態生理の間のメカニズムを明らかにすることを困難にしている。アクチン調節因子であるインバーテッドフォルミン2（INF2）は、カルシウムの流入に応答して哺乳類細胞のアクチン細胞骨格を再編成するストレス応答（カルシウム媒介アクチンリセット、またはCaAR）を媒介します。これは、足底細胞性腎疾患である巣状分離性糸球体硬化症（FSGS）や、腎症を伴う神経疾患であるシャルコー・マリー・トゥース病（FSGSを中心とした）の症例と関連しています。

BACKGROUND: Monogenic diseases provide favorable opportunities to elucidate the molecular mechanisms of disease progression and improve medical diagnostics. However, the complex interplay between genetic and environmental factors in disease etiologies makes it difficult to discern the mechanistic links between different alleles of a single locus and their associated pathophysiologies. Inverted formin 2 (INF2), an actin regulator, mediates a stress response-calcium mediated actin reset, or CaAR-that reorganizes the actin cytoskeleton of mammalian cells in response to calcium influx. It has been linked to the podocytic kidney disease focal segemental glomerulosclerosis (FSGS), as well as to cases of the neurologic disorder Charcot-Marie-Tooth disease that are accompanied by nephropathy, mostly FSGS.

方法:

我々は、定量的なライブセルイメージングと初発患者細胞とネフローサイトを用いた検証を組み合わせて、FSGS単独またはシャルコー・マリー・トゥース病の原因となることが報告されている50以上の常染色体優性INF2変異体の大規模なパネルを体系的に特徴づけることに成功しました。

METHODS: We used a combination of quantitative live cell imaging and validation in primary patient cells and nephrocytes to systematically characterize a large panel of >50 autosomal dominant INF2 mutants that have been reported to cause either FSGS alone or with Charcot-Marie-Tooth disease.

結果:

私たちは、突然変異が培養細胞、初発患者細胞、ネフローサイトにおいてフォルミンの活性化の抑制と構成的ストレス応答につながることを発見しました。FSGSのみに関連する変異と、FSGSとシャルコー・マリー・トゥース病の複合疾患を引き起こす変異を明確に区別することができました。さらに、様々な程度の活性化を示すINF2変異体の明確なサブセットを同定することができました。

RESULTS: We found that mutations lead to deregulated activation of formin and a constitutive stress response in cultured cells, primary patient cells, and nephrocytes. We were able to clearly distinguish between mutations that were linked exclusively to FSGS from those that caused a combination of FSGS and Charcot-Marie-Tooth disease. Furthermore, we were able to identify distinct subsets of INF2 variants that exhibit varying degrees of activation.

結論:

我々の結果は、CaARがINF2機能の感度の高いアッセイとして、またフォルミンの疾患関連変異体のロバストな評価に使用できることを示唆している。より広く言えば、これらの知見は、疾患に関連した変異の細胞プロファイリングが、シーケンスベースの表現型予測に大きく貢献する可能性を示唆している。

CONCLUSIONS: Our results suggest that CaAR can be used as a sensitive assay for INF2 function and for robust evaluation of diseased-linked variants of formin. More broadly, these findings indicate that cellular profiling of disease-associated mutations has potential to contribute substantially to sequence-based phenotype predictions.

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